Thiết kế dư thép có thực sự là điều đáng tự hào?
Gần đây, trên các diễn đàn và mạng xã hội về xây dựng, không khó để bắt gặp những hình ảnh hoặc video khoe các công trình sử dụng thép rất lớn. Nào là dầm sử dụng thép phi 25, cột bố trí dày đặc cốt thép, hay những kết cấu được nhận xét là “siêu an toàn”, “làm dư cho chắc”.
Điều đáng nói là chúng ta thường thấy nhiều người tự hào về việc thiết kế dư thép, nhưng lại rất hiếm khi thấy ai chia sẻ rằng mình đã tối ưu thiết kế để giúp chủ nhà tiết kiệm chi phí mà vẫn đảm bảo an toàn.
Đây chính là một nghịch lý khá phổ biến trong ngành xây dựng hiện nay.
Làm dư đồng nghĩa với phát sinh chi phí
Nhiều người cho rằng làm dư một chút sẽ an tâm hơn. Tuy nhiên, cần hiểu rằng bất kỳ phần vật liệu nào vượt quá nhu cầu thực tế đều là chi phí phát sinh.
Chi phí đó cuối cùng không phải do đơn vị thi công hay đơn vị thiết kế chi trả mà chính là chủ đầu tư, chủ nhà phải thanh toán.
Tất nhiên, có những trường hợp chủ nhà chủ động yêu cầu tăng cường kết cấu và chấp nhận chi phí phát sinh. Điều này hoàn toàn bình thường vì đó là lựa chọn của họ.
Tuy nhiên, nếu việc sử dụng quá nhiều thép xuất phát từ thói quen thiết kế hoặc tâm lý “làm cho chắc” mà không dựa trên tính toán cụ thể thì đó là một câu chuyện khác.
Thiết kế dư dễ hơn thiết kế tối ưu
Trong thực tế, thiết kế dư thường dễ hơn rất nhiều so với thiết kế đủ.
Khi chưa thực sự tự tin vào khả năng tính toán hoặc muốn tránh mọi rủi ro, người thiết kế có thể đơn giản tăng thêm tiết diện dầm, tăng thêm cốt thép hoặc tăng thêm kích thước cấu kiện.
Cách làm này gần như luôn cho ra kết quả an toàn nhưng lại không phản ánh năng lực tối ưu hóa thiết kế.
Ngược lại, để thiết kế vừa đủ, đảm bảo an toàn nhưng vẫn tiết kiệm vật liệu cho chủ nhà đòi hỏi kỹ sư phải hiểu rõ tiêu chuẩn, nắm vững nguyên lý kết cấu và có kinh nghiệm xử lý từng trường hợp cụ thể.
Đó mới là phần khó của công việc thiết kế.
Thiết kế đúng theo tiêu chuẩn thực chất đã có hệ số an toàn
Một điều mà nhiều chủ nhà chưa biết là khi kỹ sư tính toán kết cấu theo đúng tiêu chuẩn xây dựng, bản thân kết quả tính toán đã bao gồm các hệ số an toàn.
Các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành không chỉ tính toán tải trọng sử dụng thông thường mà còn xét đến những trường hợp bất lợi nhất có thể xảy ra đối với công trình.
Nói cách khác, khi kỹ sư thiết kế đúng theo tiêu chuẩn thì công trình đã có một mức độ dự phòng an toàn nhất định.
Trong điều kiện sử dụng thực tế, đa số nhà ở dân dụng rất hiếm khi phải chịu tải trọng lớn đến mức đạt tới giới hạn tính toán.
Chính vì vậy, một kết cấu được thiết kế đúng tiêu chuẩn đã đủ an toàn cho nhu cầu sử dụng thông thường.
Vì sao nhiều công trình vẫn không gặp sự cố dù thi công chưa hoàn hảo?
Thực tế cho thấy có những công trình trong quá trình thi công hoặc thiết kế tồn tại nhiều sai sót nhưng vẫn không xảy ra sự cố nghiêm trọng.
Nguyên nhân là bởi các công trình xây dựng thường có mức độ dự phòng nhất định nhờ hệ số an toàn được quy định trong tiêu chuẩn thiết kế.
Ngoài ra, nhiều tải trọng cực hạn chỉ mang tính giả định để kiểm tra khả năng chịu lực trong những tình huống hiếm gặp.
Điều này không có nghĩa là chúng ta được phép làm sai hoặc chủ quan trong thiết kế và thi công. Nó chỉ cho thấy rằng các tiêu chuẩn xây dựng đã được xây dựng với mức độ an toàn khá cao.
Mục tiêu của thiết kế kết cấu là an toàn và hiệu quả
Một công trình tốt không phải là công trình sử dụng nhiều thép nhất hay có kích thước kết cấu lớn nhất.
Một công trình tốt là công trình đạt được sự cân bằng giữa an toàn, độ bền và chi phí đầu tư.
Người kỹ sư giỏi không phải là người luôn chọn phương án nhiều thép nhất, mà là người tìm ra giải pháp phù hợp nhất cho từng công trình cụ thể.
Thiết kế tối ưu giúp chủ nhà tiết kiệm chi phí xây dựng, giảm lãng phí vật liệu và vẫn đảm bảo tuổi thọ công trình theo đúng yêu cầu kỹ thuật.
Đó mới là giá trị thực sự mà một bản thiết kế kết cấu nên mang lại.
